Ирина Андржеевская – Химия: удивительная и понятная. 100 открытых задач (страница 3)

Внимание: повторять такой опыт ни в коем случае нельзя!

Хотите знать больше?

Слава этой истории следовала за Вудом всю жизнь и обросла несколькими вариантами повествования. Если вас заинтересовала биография этого учёного, рекомендуем к прочтению книгу В. Сибрука «Роберт Вильямс Вуд. Современный чародей физической лаборатории». Поиском по названию её можно найти в интернете, например, на сайте журнала «Химия и химики» (Chemistry and Chemists).

LiCl – хлорид лития (по правилам), хлористый литий (устар.).

NaCl – хлорид натрия (по правилам), поваренная соль, столовая соль, пищевая соль (в быту), хлористый натрий (устар.), каменная соль, галит (минерал).

Задача 5. Властелин воздуха****

Воздух состоит из 78% азота, 21% кислорода и 1% аргона, небольших количеств углекислого газа, других газов и паров воды. Исследователи научились разделять воздух на разные составляющие его газы. Для этого воздух охлаждают до жидкого состояния, а затем постепенно нагревают. И все газы испаряются по очереди, ведь у каждого газа разная температура кипения. Но это можно сделать только на специальных установках на крупных предприятиях.

Предложите способ, как в домашних условиях можно:

а) удалить из сосуда с воздухом хотя бы один из газов;

б) выделить из воздуха хотя бы один из газов.

Контрольный ответ

а1) Проще всего удалить из воздуха углекислый газ. Для этого воздух нужно пропустить через вещества, которые с ним реагируют с образованием растворов или твёрдых продуктов. Это может быть:

• водный раствор кальцинированной соды (карбоната натрия) – образует растворимую пищевую соду (гидрокарбонат натрия);

• водный раствор щёлочи или твёрдая щёлочь гидроксид натрия – образует растворимый карбонат натрия;

• твёрдая гашёная известь (гидроксид кальция) или её взвесь в воде – образует твёрдый карбонат кальция;

• твёрдая жжёная известь (оксид кальция) – образует твёрдый карбонат кальция.

В промышленности углекислый газ поглощают органическими аминами, образующими соответствующие карбонаты. Они ценны тем, что при нагревании углекислый газ можно выделить обратно в чистом виде. Некоторые амины, например триэтаноламин, продаются на маркетплейсах, что позволяет удалить углекислый газ из воздуха в домашних условиях.

а2) Можно удалить из воздуха кислород. Для этого в закрытом сосуде нужно жечь свечу до тех пор, пока она не погаснет. Образующийся углекислый газ дальше можно поглотить любым способом, описанным в предыдущем пункте.

a3) Чтобы воздух стал сухим, то есть в его составе не было водяного пара, можно в закрытую ёмкость поместить гигроскопические вещества, которые поглощают воду. Из домашних средств это может быть сахар, кальцинированная (то есть прокалённая) сода, безводная глауберова соль.

б1) Чтобы выделить из воздуха пары воды, достаточно воздух охладить. Тогда пары воды сконденсируются, образующаяся жидкость осядет на стенках сосуда. Именно это можно наблюдать при образовании тумана или росы.

б2) Углекислый газ можно выделить из воздуха при помощи органических аминов (например, доступного в продаже триэтаноламина). Нужно долго пропускать воздух через смесь амина с водой, а потом нагреть то, что получится, и собрать выделяющийся газ, например, в большой шприц. Можно вместо триэтаноламина использовать раствор кальцинированной соды, но при его нагревании вместе с углекислым газом будут лететь пары воды.

б3) Сейчас на маркетплейсах продаются концентраторы кислорода. В них воздух продавливается через мембраны – тонкие плёнки с отверстиями. При этом размер отверстий таков, что молекулы кислорода через них проходят, а более крупные молекулы азота – нет.

Улыбнитесь

«В химическую лабораторию допускаются только те, кто знают, что горячая колба выглядит точно так же, как и холодная».

Подумайте…**

Когда в быту может пригодиться знание того, что состав воздуха изменяется?

Контрольный ответ

1) В домах, которые отапливаются печью, много кислорода сгорает при горении дров, при этом его количество в воздухе помещения уменьшается, иногда очень значительно.

2) Если в закрытом помещении находится много людей, то происходят те же процессы – кислород воздуха используется при дыхании, его становится меньше, а количество углекислого газа увеличивается. Поэтому важно проветривать жилые помещения и классы.

Подумайте…***

В тропиках воздух имеет стопроцентную влажность. Дышать таким воздухом довольно тяжело. Поэтому в домах используют специальные устройства – осушители, которые извлекают из воздуха пары воды. Воздух пропускают через такое устройство, при этом, разумеется, в помещении должны быть закрыты окна и двери.

Предложите принцип работы такого устройства, чтобы осушать воздух по возможности без специальных расходных материалов.

Контрольный ответ

Можно охладить воздух в некоем подобии холодильника, чтобы сконденсировать воду, и затем снова нагреть его. Для этого нужно только электричество.

Практикум

Вы можете проверить влажность воздуха дома или в классе с помощью гигрометра, а затем самостоятельно удалить из воздуха водяные пары и проверить его влажность после эксперимента. Результаты такого опыта будут более показательны, если объём воздуха будет небольшим. Придумайте сами, как это сделать.

Очищать воздух от кислорода нужно в присутствии взрослых.

N₂ – азот.

O₂ – кислород, дикислород (по правилам).

Ar – аргон.

СО₂ – диоксид углерода (по правилам), углекислота

(в быту), оксид углерода (IV), двуокись углерода, угольный ангидрид (устар.), углекислый газ (в газообразном

состоянии), сухой лёд (в твёрдом состоянии).

H₂O – оксид диводорода (по правилам), вода (в быту),

оксид водорода (I) (устар.), водяной пар (в газообразном

состоянии), лёд, водяной лёд (в твёрдом состоянии).

Na₂CO₃ – карбонат натрия (по правилам), кальцинированная сода, стиральная сода (в быту), углекислый натрий (устар.).

NaHCO₃ – гидрокарбонат натрия (по правилам), пищевая сода, питьевая сода (в быту), бикарбонат натрия, двууглекислый натрий, двууглекислая сода (устар.).

NaOH – гидроксид натрия (по правилам), гидроокись

натрия (устар.), едкий натр (истор.).

Ca (OH) ₂ – гидроксид кальция (по правилам),

пушонка (в быту), гашёная известь (истор.).

CaCO₃ – карбонат кальция (по правилам), известь (в быту), кальцит, мрамор, арагонит, исландский шпат (минералы).

CaO – оксид кальция (по правилам), окись кальция (устар.), жжёная известь, негашёная известь (истор.).

C₆H₁₅NO₃ – триэтаноламин.

C₁₂H₂₂O₁₁ – 1→4-α-глюкопиранозидо-β-фруктофуранозид (по правилам), сахар, тростниковый сахар, свекловичный сахар (в быту), сахароза, сукроза (истор.).

Na₂SO₄·10H₂O – сульфат натрия десятиводный

(по правилам), глауберова соль (истор.), мирабилит

(минерал).

NaCl – хлорид натрия (по правилам), поваренная соль,

столовая соль, пищевая соль (в быту), хлористый натрий (устар.), каменная соль, галит (минерал).

Задача 6. «Цветные» названия****

Разнообразие цветов простых веществ так впечатляло химиков, что они часто давали соответствующим химическим элементам «цветные» названия. Например, «хлор» в переводе с греческого – «хлорус», «жёлто-зелёный». Сера в древнеиндийском языке звучит как «сира», это слово обозначает светло-жёлтый цвет. Йод – опять греческое слово, «йодес» – это фиолетовый. Иридий – «ирис», радуга – говорит о множестве разнообразных окрасок солей иридия.

Но есть и непонятные названия. «Таллос» в переводе с древнегреческого означает «молодая зелёная ветка», хотя металлический таллий серебристо-белого цвета с серовато-голубоватым оттенком. А серебристо-жёлтый металл цезий назван по латинскому слову «цезиус» – «небесно-голубой».

Попробуйте объяснить, почему в названиях элементов появились несоответствующие цвета.